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2024-11-11 07:54 |
基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究
空间光调制器(SLM.0003 v1.0) DRj\i6-v 应用示例简述 FC/m,D50oI 1. 系统细节 _U%!&_m6 光源 Y)g<> }F — 高斯激光束 [:TOU^ 组件 ??ah — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 #V*<G#B — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 C3hnX2"; 探测器 j+w*Absh — 视觉感知的仿真 D />REC^ — 高帽,转换效率,信噪比 bu,Z' 建模/设计 nW!rM($q — 场追迹: &ZClv"6 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 <Y9((QSM4 <0k(d:H- 2. 系统说明 %AXa(C\1 i~ PN(h
`2Ju[P ?)'j;1_=E3 3. 建模&设计结果 Vq -!1.v3 p4bQCI 不同真实傅里叶透镜的结果: WojZ[j> a>(LFpVk}
+\?#8U/k :|EM1-lwf 4. 总结 `6?r.;wj 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 oslV@v
F J`Q#p%W 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 blk~r0.2 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,AhQA #]q<fhJhr$ 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 7-nwfp&|$ `LEk/b1(P 应用示例详细内容 -A[iTI" i:ZpAo+Z{ 系统参数 qXn%c" xbxU`2/ 1. 该应用实例的内容 *.8@hPy K%Vl:2#F I)U|~N IwiR2K %($sj|_l 2. 仿真任务 P"cc$lB~ I K)`,|q* \ 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 %TyR8
% b6 &`]O;% 3. 参数:准直输入光源 wBTnI>l9[ f5IO<(:E^
^!3Sz1 ~raRIh= 4. 参数:SLM透射函数 ^D/:[ /~'ZtxA
H^Ik FEVs 5. 由理想系统到实际系统 .36z g|a2z_R s_yY,Z: 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 T_lexX[\ 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 XsQ?&xK=u 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 Ji\8(7
{8 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 Z,.*!S=?h 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 3l0x~
hub1rY|No ]d&6 ?7 !>
4Cr|]o' 3ybEQp9 应用示例详细内容 =5a~xlBjD x>8=CiUE 仿真&结果 Z)Nl\e& M ExqI=k`Zs 1. VirtualLab中SLM的仿真 B9`nV.a =P\H}?PF 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 eNY$N_P 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 V
lN&Lz 为优化计算加入一个旋转平面 7Co
}4 -z)I;R N9 3
ZI|T y&")7y/uE 2. 参数:双凸球面透镜 uli,@5%\ i9[=x(-@ |_{-hNiz0 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 9]r6V
由于对称形状,前后焦距一致。 Gdq _T* 参数是对应波长532nm。 GxL5yeN@( 透镜材料N-BK7。 :PuJF`k 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 t5G@M&d4Eo }:P/eY
H.qp~-n ZP61T*n
MQ9 9fD$ (0g@Z`r 3. 结果:双凸球面透镜 glbU\K> >
3#}5dO ^P
>; % 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 `ySLic` 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 X!V@jo9? 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 .e%PK[o m!L&_Z|j
T},Nqt< {.v-
,d'x]&a 4. 参数:优化球面透镜 48nZ
H=(Eh P#-Ye<V~J( Wg9q_Ql 然后,使用一个优化后的球面透镜。 k;/U6,LQ* 通过优化曲率半径获得最小波像差。 P#]%C 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 :KGUO{_u 透镜材料同样为N-BK7。 pwU
l&hwte WQv%57+
O$ui:<]dS 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,E2Tw-% gF,9Kv~
m~mw1r $e1==@
R 5. 结果:优化的球面透镜 ohklLZoZ >u?pq6; 2'UWPZgE 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 ^3C8GzOsO 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 CqOvVv 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 U<QO@5
`3m7b!0k
'M+iw:R__ musZCg$ 6. 参数:非球面透镜 *o <S{ ]JF>a_2wG f-&4x_5 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 D#R5G
非球面透镜材料同样为N-BK7。 Gv?3T Am8 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 E0]B=- Ib3n%AG 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |X@ZM _3v6c Wv!#B$J~U
%>u(UmFO 5'>DvCp%M 7. 结果:非球面透镜 FY1
>{Bn b8Gu<Q1k ([\mnL<FC 生成期望的高帽光束形状。 k'Is]=3 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 [xW;5j<87 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 foO/Yc c&4EO|
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Z)V@ 8. 总结 gD`|N@W$5 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 otTv,T182 g:&YSjO>G 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 KU:RS+,e; 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Itaq4 ^CE ZYf0FC=- 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 zpi
Q ;P eQK}J]S< 扩展阅读 =
cQK^$6( R.nAD{>h* 扩展阅读 kF{'?R5w 开始视频 `b.KMOn - 光路图介绍 #yPQt! 该应用示例相关文件: Ed">$S - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 W&MZ5t,k= - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 k2]fUP
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